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空少问答
小讲堂
第139期
01
月
13
日
周
一
答：选用空间激光通讯有什么长处？
上星期六，空少为咱们留了1个问题，来看看空少的回答以及从留言中选出的最佳答案吧！
想要检查原问题布景介绍的朋友们能够点击《问：选用空间激光通讯有什么长处？》~下面就让咱们来看看空少的回答吧！
空少正解
上期咱们讲到，我国的“实践二十号”卫星由长征五号火箭（“胖五”）送入太空后，阅历7次轨迹机动后，1月5日在36000公里高度的地球同步轨迹成功定点，星上载荷连续注册。这标志着我国现在分量最大、技能最先进的通讯卫星具有了正式供给服务的才能。实践二十号不只运用Q/V频段进行无线电通讯，并且搭载了我国自行研发的具有三种调制办法的激光终端，将完成在轨的长时间星地激光通讯，为这项新式技能在我国的空间站等未来航天器上的运用奠定根底。
实践二十号卫星的外形（来历：http://paper.people.com.cn/rmrbhwb/res/1/20161104/1478193837404_1.jpg）
那么，什么是空间激光通讯，比较传统的无线电通讯，选用空间激光通讯有什么长处呢？
“激光”这个姓名就现已表达了它的实质——其英文名Laser自身来自Light Amplification by Stimulated Emissionof Radiation，意思是“经过受激辐射光扩展”。这样的一个进程在于原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时分，所开释的能量以光子的办法放出。被诱惑（激起）出来的光子束（激光），其间的光子光学特性高度一致，这使得激光比起一般光源，它的的单色性好、亮度高、方向性好。趁便一提，“激光”这个意译的中文名称是由钱学森先生主张的。
而激光通讯便是运用激光传输信息的通讯办法，其间运用在空间传输的激光束作为信息载体完成通讯，便是咱们说的空间激光通讯，也是无线通讯的一种（比较于光纤）。它的长处也就来自于激光在大气中传达中比较于无线电（电磁波，微波）的长处
阅历7次轨迹机动后实践二十号卫星定点（来历：https://.cn/cn/rootimages/2020/01/06/13420279.jpg）
（1）空间激光通讯的通讯容量大，也便是传输速率更快。
激光的频率比微波要高许多，作为通讯的载波有更宽的运用频带。现在无线激光通讯作业频段主要在365～326 THz（对应波长规模光波长规模多在820nm～920nm），设备间无射频信号搅扰。
从现有技能来说，光波作为信息载体可传输达10Gbit/s的数据码率，选用名为波分复用技能的办法还能进一步进步（将两种或多种不同波长的光载波信号在发送端经复用器集合在一起，传输后在接纳端经分波器将各种波长的光载波进行别离并康复信号）。
这样的带宽到底有多大呢？有一个很有名的举例，听说理论上激光通讯可一起传送1000万路电视节目和100亿路电话。这样的说法我没有验证过。不过即使是当时我国的无线空间激光通讯技能，也曾经在“墨子号”量子卫星上测试过下行单路通讯速率5.12Gbps和上行通讯速率20Mbps，并成功进行了下行图画传输，图片明晰，空间激光通讯的远景一片大好。
（2）空间激光通讯的牢靠性高，且保密性好。
激光作为光源的发散角很小，能量会集在很窄的光束中。这在某种程度上预示着和附近卫星间的通讯搅扰将会减小，避免了相互影响抵触，稳定性增强，也便是所谓的牢靠性高。
并且这样的光束具有高度的定向性，纤细而会集的发射波束指向接纳机，可有用的进步抗搅扰、防偷听的才能，除非其通讯链路被切断，不然数据不易外泄，也便是保密性好。
武汉大学开发的便携式激光通讯体系（设备类型：LB-100-15-1250M）（来历：http:///media/story/images/LB-100-15-1250M_20180126195419_764.jpg）
（3）空间激光通讯相关的设备体积小、质量轻、功耗低。
如前所说，激光的光束会集且带着信息量大，空间激光通讯的能量运用率高，落在接纳机望远镜天线上的功率密度高，发射机的功耗低，发射功率也可大起伏的下降，所以发射设备及其供电体系能够做的体积更小、分量更轻，愈加便于卫星等空间探测器带着。
另一方面，激光的波长短、穿透力强，方向性好且能量会集，这些长处也使得接纳望远镜口径能够减小，脱节了无线电波通讯体系巨大的碟形天线，也便是接纳体系也能够做的体积更小、分量更轻。
这些也使得空间激光通讯相关体系、设备的制作和维护费用相对低价。
（4）空间激光通讯现在遭到的约束小。
光通讯的频段不像射频那样由国家或世界组织办理，光频段的运用如今没有遭到约束，无需请求频率运用许可证。
别的传输协议方面，以光为传输机制，任何传输协议均可简单的迭加上去，电路和数据事务都可通明传输。
留言区·精选
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嘿嘿我又来了，首要咱们应该知道的是实践二十号归于同步高轨迹卫星（GEO），供给的是同步轨迹通讯事务。传统的高轨迹卫星运用的大多数是微波通讯，所谓微波便是频率在300MHz-300GHz的电磁波。激光通讯便是运用激光进行信息的传输，激光是光波的一种，也具有电磁波的特性。所以激光和微波最大的差异便是它具有光波的特性—波粒二象性，所以它在军事通讯这类加密性要求高的通讯职业中非常受欢迎。别的运用激光进行信息传输要比用微波愈加抗搅扰，愈加牢靠。
@慢慢走
指向性，精准，低能耗，高信息负载才能。可是易搅扰，越障才能差。到了太空，缺点就不是问题了。。。
感谢咱们的支撑，咱们下期再会！
